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[参考译文] FDC1004:环境基准电极漂移

Guru**** 2601915 points
Other Parts Discussed in Thread: FDC1004EVM, TIDA-00317, FDC1004

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/727882/fdc1004-drift-on-environmental-reference-electrode

器件型号:FDC1004
主题中讨论的其他器件: TIDA-00317

我使用的 FDC1004EVM 模块采用 TIDA-00317设计(针对.034"厚刚性 PCB 进行了修改)、该设计使用3M 粘合剂连接到塑料方形瓶上。  

我设置了一个系统、该系统将在两个容器之间自动来回泵送、同时记录来自电容式液位传感器的数据和放置瓶子的实验室标度。 FDC1004配置如下:

如果我进行基本测量(C1/C2)、传感器相当稳定、并且能够很好地跟踪液位。 但是、我无法使用环境参考电极、因为它会导致液位测量不准确和漂移、请参阅以下数据:

我认为基准电极有两个问题:

  1. 参考电极的电容随液位变化。 我认为这是因为走线会进入位于 TIDA-00317上的参考电极、从而使走线的电容受液位的影响。 我可以通过简单的设计更改来解决这个问题。
  2. 基准电极的电容会随着时间的推移而向下漂移。 基准电极的漂移会导致电平测量中的漂移约等于每小时1.2cm。 我不知道是什么原因导致了这种情况。 我们的最佳猜测是它与 TIDA-00317上的屏蔽装置有关。 参考 FDC1004数据表中的图12和第8.3.1节、CIN1和 CIN2以 SHLD1为基准、而 CIN3以 SHLD 2为基准进行差分测量。 但是、TIDA-00317的设置使 CIN2 (参考液体)和 CIN3 (参考环境)均由 SHLD1作为后盾。 这是目的吗? 我可能会误解数据表。 如果这不是问题、那么基准电极输出中的这种漂移还有什么可能导致呢?

谢谢、

Sam

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    尊敬的 Sam:

    您能否提供您的设置图片、以便我确切了解您的传感器连接位置?

    在数据表中的图12中、CINx 的电容不是以屏蔽层为基准进行测量的。 SHLD 引脚被驱动至与 CINx 通道相同的电位。 在图中、SHLDx 连接到电缆护罩的、而 CINx 连接到内部导线。 在 CINx 周围使用 SHLDx 时、CINx 和电缆附近环境之间应该没有电容;SHLDx 引脚应该可以看到电容的所有环境变化。 在数据表和 TIDA-00317参考设计中、屏蔽设置均可接受。

    我认为这更有可能是一个环境问题或计算问题。 您如何计算液位? 您是否在 TIDA-00317参考设计中使用公式2?

    此致、
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    Kristin、

    感谢您的快速回复。 您对护罩的解释是有道理的。 下面是我的设置照片:

    为了计算液位、我将在容器中没有液体(称为 C10、C20、C30)时测量 C1、C2和 C3、然后在传感器上填充超过~2cm 标记的液体。 我使用的两个公式为:

    • 如果没有环境参考:级别(cm)=(C1-C10)/(C2-C20)、这似乎非常有效。
    • 使用环境参考:级别(cm)=(C1-C10)/[(C2-C20)-(C3-C30)]。 由于 C3中出现的漂移、这个会导致很多漂移。

    谢谢、
    Sam

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    尊敬的 Sam:

    我认为计算是这里的问题。 以下是我们建议用于确定液位的公式:

    你的第一个等式非常接近这个、这就是我认为它有效的原因。 实际上、我们建议如果有人不使用环境参考传感器、则应使用 CRL(0)代替 CRE。 这正是您在第一个公式中所做的操作。

    在第二个公式中、您包括 CRE (0)和 CRL (0)、我相信这些额外的项会导致问题。 环境基准和液体基准都将看到环境漂移、这将在分母(CRL - CRE)中被考虑在内、因此您不需要额外的术语。  

    如果您使用推荐的公式、但未解决漂移问题、则可能是您的环境基准存在问题。

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    当我根据该公式进行计算时、我得到的液位范围为-0.36cm 和-0.19cm、因为环境参考电极的测量电容非常高(接近9pF)、这与我之前发布的相同数据、不会在空气中调零:

    我的测量配置(0x08至0x0B)是否可能未正确设置、无法与 TIDA-00317设计配合使用?

    谢谢、
    Sam

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    尊敬的 Sam:

    您能否验证您的参考液体和参考环境传感器的尺寸是否相同? 此外、液体是水吗? 水的介电常数远高于空气、因此如果液体不导电且传感器处于同一侧、则参考液体传感器的电容应始终高于参考环境传感器。

    此致、